Mappatura delle aree urbane e periurbane con tecniche integrate di telerilevamento e GIS per supportare la valutazione dell’esposizione ai rischi legati ai cambiamenti climatici

In the face of climate change, coastal areas are facing the urgent challenge of rising sea levels, which particularly affects urban and peri-urban regions. In this context, remote sensing and Earth observation (EO) approaches can help to efficiently and systematically map and monitor urban areas and assess the level of exposure of infrastructure to the impact of sea level rise. Through a multisensory approach that exploits data from Earth Observation (EO) and subpixel analysis techniques, the following work aims to develop an index of exposure of buildings to the potential impacts of sea level rise in coastal urban and peri-urban areas , developing Land cover products capable of identifying and mapping the variability of urban infrastructures in terms of structural materials. The following work is included within the OVERSEE project aimed at assessing coastal vulnerability in the test area of the Gulf of Oristano by exploiting PRISMA hyperspectral data in synergy with other sensors and subpixels analysis techniques. The multispectral and hyperspectral images analyzed via Linear Spectral Mixture Analysis (LSMA) allowed the classification of buildings based on their spectral response. By using the ancillary data including structures status, transportation network and also population density the exposure index generated and then integrating with hazard scenarios (sea level rising which is estimated in 3 scenarios) exposure characteristic of area has been obtained. Finally, by integrating these infrastructure characteristics and exposure characteristic, a map which is the potential endangered infrastructure has been generated. The study underscores the efficacy of the adopted methodology in identifying specific materials, notably achieving an accuracy of 83% for “Brick roofs” and 45% for “concrete”. However, it’s important to consider the implications of these findings. Most of the buildings in this submerged area are residential structures with brick roofs with around 0.25 km². Given the high accuracy rate of identifying these structures, it suggests that they are likely to be the most affected by potential hazards. This could pose significant future challenges for the residents of these buildings. Furthermore, the area is primarily residential and agricultural, which could explain why these materials are more prevalent and thus more susceptible to potential risks. This underlines both the potential and limitations of the methodology when applied to different types of materials. The study confirmed how the synergy between sensors and the use of LSMA can produce value-added products that can enrich the products of the Copernicus Land Monitoring Service (CLMS) and how their use can represent a valid tool for the development of exposure indices useful for proactive planning and the preparation of urban areas to face the imminent challenges of climate-induced sea level rise. This method potentially provides valuable tools for proactive planning in urban areas facing climate-induced sea level rise, thereby enhancing coastal vulnerability assessment.

Di fronte al cambiamento climatico, le zone costiere si trovano ad affrontare la sfida urgente dell’innalzamento del livello del mare, che colpisce in particolare le regioni urbane e periurbane. In questo contesto, gli approcci di telerilevamento e osservazione della Terra (EO) possono aiutare a mappare e monitorare in modo efficiente e sistematico le aree urbane e valutare il livello di esposizione delle infrastrutture all’impatto dell’innalzamento del livello del mare. Attraverso un approccio multisensoriale che sfrutta dati provenienti dall’Osservazione della Terra (EO) e tecniche di analisi subpixel, il seguente lavoro mira a sviluppare un indice di esposizione degli edifici ai potenziali impatti dell’innalzamento del livello del mare nelle aree urbane costiere e periurbane, sviluppando la copertura del suolo prodotti in grado di identificare e mappare la variabilità delle infrastrutture urbane in termini di materiali strutturali. Il seguente lavoro è incluso all'interno del progetto OVERSEE volto a valutare la vulnerabilità costiera nell'area test del Golfo di Oristano sfruttando i dati iperspettrali PRISMA in sinergia con altri sensori e tecniche di analisi subpixel. Le immagini multispettrali e iperspettrali analizzate tramite Linear Spectral Mixture Analysis (LSMA) hanno consentito la classificazione degli edifici in base alla loro risposta spettrale. Utilizzando i dati accessori tra cui lo stato delle strutture, la rete di trasporto e anche la densità di popolazione, è stato ottenuto l'indice di esposizione generato e quindi integrandolo con gli scenari di pericolo (innalzamento del livello del mare stimato in 3 scenari) caratteristico dell'esposizione dell'area. Infine, integrando queste caratteristiche dell'infrastruttura e quelle dell'esposizione, è stata generata una mappa delle infrastrutture potenzialmente a rischio. Lo studio sottolinea l'efficacia della metodologia adottata nell'identificazione di materiali specifici, raggiungendo in particolare una precisione dell'83% per i “tetti in mattoni” e del 45% per il “calcestruzzo”. Tuttavia, è importante considerare le implicazioni di questi risultati. La maggior parte degli edifici in questa zona sommersa sono strutture residenziali con tetti in mattoni con una superficie di circa 0,25 km². Dato l’elevato tasso di precisione nell’identificazione di queste strutture, si suggerisce che probabilmente sono le più colpite da potenziali pericoli. Ciò potrebbe comportare sfide future significative per i residenti di questi edifici. Inoltre, l’area è prevalentemente residenziale e agricola, il che potrebbe spiegare perché questi materiali sono più diffusi e quindi più suscettibili a potenziali rischi. Ciò sottolinea sia il potenziale che i limiti della metodologia quando applicata a diversi tipi di materiali. Lo studio ha confermato come la sinergia tra sensori e l’utilizzo di LSMA possa produrre prodotti a valore aggiunto in grado di arricchire i prodotti del Copernicus Land Monitoring Service (CLMS) e come il loro utilizzo possa rappresentare un valido strumento per lo sviluppo di indici di esposizione utili per pianificazione proattiva e preparazione delle aree urbane per affrontare le sfide imminenti dell’innalzamento del livello del mare indotto dal clima. Questo metodo fornisce potenzialmente strumenti preziosi per la pianificazione proattiva nelle aree urbane che affrontano l’innalzamento del livello del mare indotto dal clima, migliorando così la valutazione della vulnerabilità costiera.